Chap 1 : Eléments de magnétisme

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1 Chap 1 : Eléments de magnétisme
1 Les grandeurs magnétiques fondamentales: - Champs et coefficients caractéristiques - Différence de potentiel magnétique – force magnéto-motrice - Flux magnétique 2 Lois physiques essentielles - Théorème d’ampère - Conservation du flux 3 Effets électromagnétiques - Loi de Laplace - Loi de Faraday - Loi de Lenz

2 1 - Les grandeurs magnétiques fondamentales
Un « Champ magnétique » est un lieu où se manifestent des phénomènes magnétiques. Pour le caractériser, on attribue à chaque point de cet espace un vecteur dit « Vecteur champ magnétique » ou « excitation magnétique » : On le note : H Son module se mesure en [A/m] Les sources de champ sont appelées des « Aimants », ceux-ci peuvent être « naturels » ou artificiels c.a.d. des « électroaimants » Pour décrire la topologie du champ, on dessine des lignes de champs. Une « ligne de champ » est une ligne imaginaire en tout point tangente au champ. Le « spectre » est l’ensemble des lignes de champ.

3 1 - Les grandeurs magnétiques fondamentales
Les aimants ont deux pôles: un Nord et un Sud qu’on ne peut dissocier ce qui fait que le Champ magnétique est un champ axial Les lignes de champs sont orientées du nord vers le sud (à l’extérieur des aimants). N S N S Spectre d’un aimant droit Spectre d’un solénoïde Pour trouver le sens des lignes de champ, on utilise la règle du tire-bouchon

4 1 - Les grandeurs magnétiques fondamentales
La matière réagit en présence d’un champ d’excitation H Tous les matériaux ne réagissent pas de la même manière : la conséquence de H est l’induction B Dans le vide B0 = µ0h B se mesure en Tesla [T] µ0 est la perméabilité du vide, c’est une constante universelle qui vaut : µ0 =4p10-7 (SI) Dans la matière B = µH = µ0 µrH µ est la perméabilité absolue du matériau µr est la perméabilité relative

5 1 - Les grandeurs magnétiques fondamentales
La plus part des matériaux ne s’aimantent pas, ont dit qu’ils sont: amagnétiques µr = 1 µ ≈ µ0 Quelques matériaux s’aimantent (Le Fer, le Nickel, le Cobalt), on dit qu’ils sont ferromagnétiques µr >>1 µ >> µ0 De plus la perméabilité n’est pas constante et on est obligé de fournir la courbe de magnétisation. C’est la courbe des variations de B en fonction de H

6 Courbe de magnétisation
Courbe de magnétisation. C’est la courbe des variations de B en fonction de H B en (T) Hystérésis Coude de saturation Première aimantation Br Rémanent amagnétique Hc Coercitif H en (A/m) Cycle d’Hystérésis

7 Courbe de magnétisation
Courbe de magnétisation. C’est la courbe des variations de B en fonction de H B en (T) Matériau doux Fer Matériau dur H en (A/m)

8 Circulation d’un vecteur le long d’un parcours
H dl H dl P1 P2 C H dl

9 Lois générales Théorème d’Ampère sens de la normale C i2 i3 i1
sens du parcours C sens de la normale n spires i i1 i2 i3 sens de la normale à la surface s’appuyant sur C (règle du tire-bouchon) C sens du parcours

10 Flux d’un vecteur au travers d’une surface
ds B  S n ds S B

11 Lois générales Conservation du flux n 2 S1 S2 < S1 n dS B B1
tronçon de tube de champ n S1 S2 < S1 B1 B2 > B1 B 2 1 n B dS S surface fermée

12 Loi de Laplace B L |F| = B.I.L.sin  i  F i d l B df f F r = ò *

13 Loi de Laplace B L |F| = B.I.L.sin  i  F i d l B df f F r = ò *

14 Loi de Faraday dx l n B A + - v orientation du circuit i B N spires
section S A eBA A B eBA i1 i2 N1 N2 11 12 22 21 B A  n  r l

15 Loi de Lenz i + A eBA R B - Force due à i - + B v i F R
orientation du circuit sens réel du courant i F R vitesse de déplacement Force due à i B - A eBA + i R